年产20万吨果冻的工厂生产工艺设计.doc
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1、摘要摘 要介绍了果冻工业现状和发展趋势、生产工艺流程的特点。设计了果冻生产工艺流程,进行了物料衡算、经济核算、主要设备的设计及选型;绘制了果冻生产工艺流程图、主要设备装配图以及车间平面布置图等。关键词: 果冻;设计;工艺流程;物料衡算;热量衡算AbstractThe status and development tendency, the process characteristics of industrial yelly were introduced . The technological processes of yelly production, the material balan
2、ce and economic accounting, major equipment design and selection were designed. Drawing a map of yelly production process, major equipment and assembly workshops and other layout plans.Key Words: Yelly Design Technological process Material balance Energy balanceI目 录摘 要IAbstractII第一章 概 述11.1果冻的发展现状与趋
3、势11.2 果冻生产工艺设计的意义2第二章 工艺流程设计52.1 原料、辅料的选择62.2 工艺流程叙述82.2.1 工艺流程方框图82.2.2 工艺流程图82. 2. 3工艺流程的详细叙述.8第三章 生产工艺物料衡算和热量衡算193.1果冻原料及辅料消耗的计算.193.2果冻生产物料衡算. 193.3 果冻生产水衡算. . 213.4果冻生产热量衡算22第四章 生产设备的设计与选型234.1设备设计234.2主要设备选型(工段所用设备)24第五章 厂址的选择及其厂房布置255.1总平面布置的原则.255.2 厂址选择265.3厂房布置265.4 车间布置(主车间)27第六章 安全、环保和三废
4、处理286.1主要副产品及“三废”286.1.1污水296.1.2噪声.306.1.3大气.316.2副产品综合利用方案及“三废”处理措施326.2.1水污染防治措施.336.2.2噪声污染治措施.346.2.3固体废弃物防治措施.356.3安全生产36第七章 车间定员377.1 车间生产岗位及工作377.2 班次、人员编制39参考文献40附 件41附件1 调查问卷41附件2调查报告44 III第一章 概述第一章 概 述果冻是一种西方甜食,呈半固体状,是用增稠剂(海藻酸钠、琼脂、卡拉胶等)加入各种人工合成香精、着色剂、甜味剂、酸味剂配制而成。大多数果冻中使用的都是海藻胶。这是一种天然食物添加剂
5、,在营养学上,把它叫做可溶性膳食纤维。我们知道,水果、蔬菜、粗粮中含有一定的膳食纤维,对人体的主要营养作用是调节肠道功能,特别是润肠通便。果冻和它们起到的作用是一样的,多吃可以增加肠道内的湿润度,改善便秘。同时,一些果冻中还加入了低聚糖,有调节肠道菌群、增加双岐杆菌等好的细菌、加强消化吸收功能、减少患病几率的作用。据调查,大部分中国人日常饮食中摄入高脂肪、高热量食物超标是普遍现象,在无法及时补充蔬菜、水果的情况下,多吃点果冻增进消化,也不失为好的选择。此外,果冻的另外一大优点就在于它的低热量。它几乎不含蛋白质、脂肪等任何热能营养素,想减肥或保持苗条身材的人可以放心食用1.1果冻的发展现状与趋势
6、果冻产品,自从1980年代中期进入中国市场以来,其丰富的口味和特殊的口感很快受到广大消费者,特别是青少年朋友的青睐。1990年代中后期,随着需求的迅速扩大,果冻行业逐步形成产业。发展至今天,果冻行业在我们国家已经成长为一个总销售额达70亿规模的产业,并超过日本成为世界上最大的果冻生产国和销售国。由于与糖果食品有淡旺季调节和品类互动作用,使得大批企业纷纷进入果冻行业。目前,果冻行业已经形成了以喜之郎、蜡笔小新、亲亲、旺旺和金娃为首的领先品牌群。其中,喜之郎、蜡笔小新等品牌获得“中国名牌”荣誉称号,亲亲等品牌获得“中国驰名商标”荣誉称号。据统计,目前我国已有2000多家果冻生产企业(其中规模企业3
7、00多家),年直接用工20多万人(不包括销售人员及原铺材料用工人员)。 果冻产品大量使用农产品原辅料,如白糖占果冻比例16%-25%,每亩甘蔗地产白砂糖600公斤;西部特产摩芋粉,占果冻比例5%,每亩农田产200公斤摩芋粉;卡拉胶占果冻比例8%,每15吨鲜海藻可提取1000公斤卡拉胶;以及大量使用水果等农产品。因应国家的三农政策,在农业产业化的背景下,果冻工业正在迎来快速发展的局面。尽管国内果冻行业每年都在均速增长,但是它的产品销售比例却始终保持相对稳定的数字值,即大杯装果冻和果冻爽总量的35%左右,小杯装果冻和袋装果冻占总量的60%以上。近年来随着我国休闲食品消费的快速增长,果冻行业也得到了
8、突飞猛进的发展果冻产品的未来主流趋向天然化、功能性.质地嫩滑的果冻,辅以天然果肉,形成了独特口感,并含有水果的营养成分。市场上有菠萝、柑橘、桃、梨等品种的果肉果冻产品,可供广大消费者选择.另外,应消费者对果冻保健功能的需求,市场上还出现了高钙果冻、芦荟果冻等品类。所有类型的果冻,其可溶性固形物含量要求在15.0%以上,即白糖添加量为15%,与糖果相比可称低热量食品。含乳型果冻蛋白质要求为1.0%以上,在食用果冻的同时也摄入了由乳制品带来的优质蛋白。营养健康型果冻,日益受到消费者的青睐。中国的果冻在满足了国内需求后,每年有五分之一出口到国外,同时还进口国外的一些差异化果冻,普通果冻市场已经饱和,
9、但实用型营养果冻市场尚未完全开发。有机会替代传统型普通果冻。随着人民生活水平的提高,人们对果冻的要求越来越高,以及我国加人WTO,大量优质低价的进口产品也将会对国内果冻市场造成一定的冲击。同时经过十五年的发展,国内果冻市场已经供过于求,迫切要求提高产品档次,打进国际市场,开辟果冻行业新的生存发展空间。1.2果冻生产工艺设计的意义由于我们的生活水平的不断提高,人们对食品的要求越来越高,营养成了人们选择食品的第一标准。据调查显示,国不少城市居民饮食中肉类、蛋白质和脂肪摄入量远超过全国平均水平,接近发达国家水平,这种“高蛋白、高脂肪”饮食结构易引致心脑血管病、肠胃不适症、肥胖症等,而果冻中丰富的膳食
10、纤维对预防以上“现代文明病”有积极意义。果冻在制造过程中需要添加钙、钾、钠等矿物质,这些矿物质也是人体所需元素。如人体的骨骼需要大量的钙质,细胞液、组织液中含有定比例的钠、钾离子,这些离子对维持细胞的渗透压、机体酸碱平衡、神经信息的传导起重要作用。由此可知,果冻是一种营养价值很高的休闲食品。而果冻的原料主要来自海藻,可是在从海藻的提取过程中经过酸、碱、漂白等工艺处理后,其原有的维生素、无机盐等营养成分均丧失贻尽,为了减少这些营养成分的损失,需要进行新的果冻生产工艺的设计。第二章 工艺流程设计2.1 原料、辅料的选择果冻粉、水果肉、柠檬酸、糖、水、香精、色素2.2工艺流程叙述2.2.1工艺流程方
11、框图煮胶调配充填封口杀菌冷却烘干包装成品过滤2.2.2生产工艺流程图 煮胶(温度150165、时间15min20min) 过滤(目数为100目200目) 调配 充填封口(温度180200、时间1s1.5s) 杀菌(温度8090、时间10min30min) 冷却(冷却5min10min) 烘干(速度为0.05m/s0.2m/s) 包装 成品2.2.3 工艺流程的详细叙述1、煮胶煮胶的作用是将适当的水、蔗糖和果冻粉等通入蒸汽温度150165、15min20min进行一定处理,使果冻粉进行充分水化,在糖液之中形成不同浓度的胶冻液,这种工艺保证糖液的卫生,从而使产品质量得到保证。2、过滤过滤的目的是去
12、除胶冻液中可见杂质,保证果冻产品感官符合要求。采用机械过滤形式,过滤网的目数要求在100目200目。3、调配调配的目的是改变风味、提高产品质量、增加花色品种,经过调配工艺后,果冻形成五颜六色、风味不同的品种。添加的添加剂应符合国家有关标准规定要求,严格控制添加剂超标,杜绝果冻凝胶变性、不凝胶等质量问题。4、充填封口将调配的果冻胶液在一定条件下充填,杯形果冻是用不同杯型配备不同规格的充填封口机进行充填封口形成。条状果冻或异形果冻是将胶液充填入预先加工好的包装袋或造型包装物中进行旋盖或封口形成。盖膜热封或其他形式封口,该工序要及时调整偏膜造成商标不完整、封口温度控制在180200范围,封口时间控制
13、在1s1.5s范围,避免由于封口温度过高造成烧膜或封口温度过低造成封口不严。生产果肉果冻产品是在这道工序添加水果肉、果块,水果肉、果块要选用果实新鲜良好,成熟适度,风味正常,无畸形,无病虫害及机械伤所引起的腐烂现象。要保证生产卫生,防止造成胀杯、微生物指标超标等。5、杀菌果冻的杀菌采用巴氏杀菌工艺,一般水温控制8090,杀菌时间为10min30min。杀菌工序是果冻生产关键控制点之一,是确保产品质量符合卫生标准的关键。6、冷却对果冻的冷却采用水冷却,将封口好的果冻放在不锈钢冷水池中冷却5min10min,保证快速冷却。7、烘干对果冻的烘干采用风冷式的自动烘干机,控制在0.05m/s0.2m/s
14、的速度通过,确保果冻凝胶形成并烘干包装物表面水分。23第三章 果冻工艺与设备的计算第三章 果冻工艺原料消耗的计算 本章对果冻生产的物料衡算,通过查阅相关的资料,进行了详细的计算,并以此为依据,再根据相关的公式,进行了设备方面的选型,从而完成了该果冻的工厂设计中的核心内容3.1果冻生产物料衡算(一)果冻的生产配方及原料利用率表3-1果冻的生产配方及原料利用率原料名称添加比率利用率果冻粉6599蔗糖1097水果肉199柠檬酸398(二)根据该食品配方和原料利用率比求出班产量为274t时各物料的投料量果冻粉27465/99=179.9t蔗 糖 27410/97=28.25t水果肉2741/99=2.
15、77t柠檬酸2743/98=8.39t配料所需水274(1-65-10-1-3)/98=58.71t(三)年产20万吨果冻生产的物料衡算表表3-2年产20万吨果冻生产的物料衡算表名称每班消耗额(t/d)年消耗量(t/a)备注果冻粉179.9131313.13蔗糖28.2520618.57水果肉2.772020.20柠檬酸8.396122.45水58.7142857.143.2果冻生产水衡算1.每班产品的工艺用水量(前已算过)58.71t/b2.清洗物料或容器所需水量(S2)清洗物料或容器所需水量(S2)可按单位时间内水的流量及用水时间来计算,公式如下:S2=v t*(d2/4)=3.14630
16、01000(0.038)2/4=2040.37kgd清洗设备上进水管的内径,mv水在管道内的流速,m/st清洗设备使用时间,s水的密度,kg/m33.冷却水的用量冷却水主要用来使杀菌后的果冻冷却。(1)冷却物产品用水计算(S3)计算公式如下:Q=GCP(T1-T2)=2000001.32(90-35)=14520000(kJh)S3=Q/C(T2-T1) =14520000/4.184(35-15) =173518.16kg=173.18tQ物料或产品冷却到所需温度后所放出的热量,kJ/hC冷却水的比热容,kJ/(kg)CP待冷却物料或产品的比热容,kJ/(kg)G待冷却物料或产品的质量,kg
17、/hT1冷却水初温,T2冷却水终温,T1待冷却物料或产品的初温,T2待冷却物料或产品的终温,4.冲洗地坪耗水量(S5)根据实际测定,1吨水大约可冲地坪200m2,食品厂生产车间每4小时冲洗一次,即每班至少冲洗两次,本工厂的生产面积为5500m2,则:S5=M/2002=5500/2002=13.75t式中,M为生产车间地坪面积, m25.年产20万吨果冻生产的用水衡算表表3-3年产20万吨果冻生产的用水衡算表名称每班产品消耗额(t/d)年消耗量(t/a)备注工艺用水58.7142857.14清洗用水2.041489.2冷却用水173.18126421.4冲洗地坪用水量13.7510037.5总
18、用水量247.68180805.243.3果冻生产热量衡算1.耗气量公式GQ(i1-i2)G蒸汽消耗量,kg/hi1 蒸汽热焓,kJ/kgi2冷凝液的热焓,kJ/kgQ加热过程中消耗的总热量(kJ),由此求出:Q=Q1+Q2+Q3+Qn其中Q1、Q2、Q3Qn可由下列公式推出:(1) 煮胶时所消耗蒸汽量Q1=Gc(t2-t1)=238.61.32(165-25)=44095kJQ1物料升温需消耗热量,kJG物料量,kg/hc物料的比热容,kJ/(kg)t2物料的最终温度,t1物料的最初温度,(2) 杀菌时所消耗的蒸汽量Q2=Gc(t2-t1)=2781.32(90-35)=20182kJ G产
19、品总质量,kg/hC产品的比热容,kJ/(kg)t1 t2产品加热前后的平均温度()表3-4热量平衡表名称每班产品消耗额(kJ /d)年消耗量(kJ /a)备注煮胶耗热4409516094675杀菌耗热201827366430总热量6427723461105第四章 果冻设备的设计与选型4.1设备计算4.1.1.设备容积的计算已知物料的流量V和逗留的时间t,可以计算出设备的有效容积V有效:V有效=Vt4.1.2.设备数量的计算连续操作的为保证反映充分均匀,防止滞留和滑漏现象,选用设备的数量为4个,也可设定单个设备容量由总容量求算设备数量n:n= V有效/V式中V有效设备的有效面积(m2)V单台设
20、备容积(m2)填充系数()4.1.3.冷却面积的计算计算冷却面积使用牛顿传热定律公式,即:F=Q总/Ktm其中,采取板式热交换器,取经验值K=4.15500kJ/(m3h)平均温差tm:(t2室温25)tm=(t1-t2)/ln(t1/t2)=(90-35)/ln(90/35)=58F=Q总/Ktm=23461105/4.1550058=195 m24.1.4.输送设备的选择液体输送设备主要是各种类型的泵,主要考虑最大流量根据公式:(以班产量最大的产品为依据)Q=278000/2.9=278000/2.9=146.3t/h式中介质的相对密度4.2主要设备(工段所用设备)表4-1主要设备一览表序
21、号设备名称型号外形尺寸mm数量备注1果冻生产机DRL420280083019004生产能力为12000 版/时 2配料罐RPC-P2008005508104最大体积200L3板式热交换器RL101600138516602体积1000L4灌装机TB94778515272灌装速度1800-36 00杯/h5充填封口机CFD-122包装速度为11520-14400pcs/h第六章安全、环保和三废处理第五章 厂址的选择及其厂房车间布置5.1 总平面布置的原则总平面设计必须符合国家有关规范和规定(1) 总平面设计必须符合生产流程的需要,原料、半成品、成品的生产作业线应顺直短捷,避免作业线交叉和返回。(2
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